TALLER FINAL 2018 B

UNIVERSIDAD DEL TOLIMA

FACULTAD DE INGENIERÍA AGRONOMICA

PROGRAMA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

PROCESOS AGROINDUSTRIALES III.

TALLER

Un cuarto frío que deseamos construir en Sacramento (California), asumir la temperatura ambiente promedio de la tabla 10-6. La humedad relativa promedio estimada es del 70%, tiene previsto almacenar en recipientes de vidrio de capacidad 250 gr. cada uno, 4 000 kg de espárragos por un corto periodo (tiempo de enfriamiento deseado de 6 hrs.). Las botellas de vidrio tienen un peso promedio de 200 gr. cada una y un calor especifico de 1.2 kcal/kg. °C. La dimensión prevista para el cuarto es de 12.5 X 22.5 X 6 m y este debe ser construido en bloque agregado de ceniza de 20 cm. y el aislamiento es placa de corcho de 17 cm. de espesor para paredes, El piso estará construido en una losa de 12.5 cm y un espesor de aislamiento de 10.2 cm de espuma de vidrio con un acabado de 7.5 cm. y el techo estará construido de una losa de 10 cm aislada con una placa de corcho de 12 cm. Está expuesto al sol y es de uso intensivo, ingresan 7 personas y se prevé instalar 25 lámparas fluorescentes de 40W cada una. Tiempo de operación deseable de 18 h.  Para efectuar el trabajo de refrigeración, se piensa en aprovechar un banco de hielo, que tiene la planta y que trabaja a una temperatura de agua salmuera refrigerante de -10 °C para enviarla a través de un evaporador de convección natural con aletas. Determinar a partir de la carga de refrigeración el tamaño del banco de hielo para un diseño del 75% de su capacidad y que inicie al consumirse 35% del hielo acumulado, (longitud del serpentín, tiempo de operación del compresor y tamaño del recipiente del banco de hielo), definiendo el principio de Arquímedes para la determinación del numero de tubos requeridos si consideramos que los tubos a utilizar deben ser de 1” de diámetro exterior (3.429 cm.) y de acero carbón de cédula 40 con un peso promedio por metro de 2.8 kg. Y 5 cm. de espesor de hielo

Hacer las consideraciones que considere pertinente y sustentar. Elaborar diagrama de flujo del proceso. (Esquema)

TALLER 01.02.2019
Calcular la potencia necesaria para los dos compresores de un sistema de refrigeración que utiliza amoniaco con un evaporador a -34,4°C y 27 Toneladas de capacidad de refrigeración. El sistema utiliza una compresión en dos etapas, con enfriamiento de vapor y separación del vapor saturado. la temperatura de condensación es de 33°C.

En un sistema con amoniaco, un evaporador ha de proporcionar 20 ton de refrigeración a -35°C y otro evaporador ha de proporcionar 43 ton de refrigeración a -12,2°C. El sistema hace la compresión en dos etapas, con enfriamiento de vapor. La temperatura de condensación es 30°C. Calcular la potencia gastada por los compresores.
NOTA: En los dos casos hacer la comparación sin estimar el tanque intermedio de enfriamiento y comparar y definir en porcentaje cual es mas eficiente o recomendado para aplicar.

TALLER 23.01.2019

La temperatura ambiente donde se ubicará el equipo de enfriamiento es de 26° C y el producto a almacenar debe permanecer a una temperatura de -15° C. El vapor de succión se sobrecalienta a 6° C en la línea de succión, mientras que el liquido se subenfria a 22° C, entregando calor al medio circundante. Determinar:

a.    el efecto refrigerante por kilogramo.

b.    El peso de refrigerante que circula por minuto y por tonelada.

c.    Volumen de vapor comprimido por minuto y por tonelada.

d.    Pérdida del efecto refrigerante por kilogramo en el control de refrigerante.

e.    Cantidad de sobrecalentamiento en el vapor de succión.

f.     Ganancia del efecto refrigerante por kilogramo, resultante del subenfriamiento.

g.    Temperatura de descarga adiabática.

h.    Calor de compresión por kilogramo.

i.      Calor de compresión por minuto y por tonelada.

j.      Trabajo de compresión por minuto y por tonelada.

k.    Caballaje teórico por tonelada.

l.      Calor entregado en el condensador, por kilogramo

m.  Calor entregado en el condensador por tonelada.

n.    Coeficiente de operación.

o.    Considerar que el sobrecalentamiento es útil, y verificar su efecto en los diferentes parámetros.

p.    Explicar gráficamente como se obtiene un sobrecalentamiento útil.

Para un proceso agroindustrial se requiere que el ciclo de refrigeración tenga las siguientes características: Que este recalentado 7 °C de forma útil y 7 °C de subenfriamiento, para garantizar una capacidad de refrigeración de 15 TOR a una temperatura de -12 °C, en la ciudad de Pereira que tiene una temperatura ambiente promedio de 24 °C. Determinar:

La potencia real requerida.

Dimensionar el compresor. 

Debe definir los valores o parámetros que considere necesarios y sustentar.

SEMESTRE B 2018

15/08/2018

GENERALIDADES

Conceptos que son básicos en el curso de Procesos Agroindustriales III
favor leer y apropiar estos términos.

Calor, Frío, Temperatura, Intercambio de calor, Transmisión de calor ( Radiación, Conducción y convección), Medición de la temperatura ( Escala celsius, Fahrenheit, termometros) , Calor sensible, calor latente, calor especifico, cambios de estados físicos, presión, tabla psicrométrica, densidad.

TALLER Nº1 – SEMESTRE -B. AGOSTO 23 DE 2018

DEFINIR:

REFRIGERANTES

·         HISTORIA

·         PROPIEDADES TERMODINÁMICAS

·         REFRIGERANTES MODERNOS Y DE TRANSICIÓN

·         REFRIGERANTES ECOLÓGICOS

·         REFRIGERANTES NATURALES

·         EL AMONIACO COMO REFRIGERANTE

·         IMPACTO AL MEDIO AMBIENTE

MATERIALES AISLANTES

·         HISTORIA

·         PROPIEDADES TERMODINÁMICAS

·         AISLANTES ECOLÓGICOS

·         AISLANTES NATURALES Y SINTÉTICOS

·         IMPACTO AL MEDIO AMBIENTE

·          

FECHA DE ENTREGA

AGOSTO 30 DE 2018

TALLERES SEMESTRE B 2017

         TALLER  N° 1

CONCEPTOS GENERALES BÁSICOS

JUEVES 10 DE AGOSTO DE 2017

DEFINIR Y DAR EJEMPLOS DE APLICACIÓN:

PRESIÓN, TRABAJO, POTENCIA, ENERGÍA, MATERIA, ENERGÍA INTERNA, CALOR, TEMPERATURA Y LOS PROCESOS TERMODINÁMICOS (VOLUMEN ESPECIFICO, DENSIDAD, RELACIÓN PRESIÓN- TEMPERATURA -VOLUMEN DE LOS GASES, TRABAJO EN UN PROCESO ISOTÉRMICO, PROCESO ADIABÁTICO, PROCESO POLITRÓPICO.)

CONOCER Y DEFINIR LA ENTROPÍA.

ENTREGA

JUEVES 17 DE AGOSTO DE 2017

TALLER N°2

ü Definir, para uso agroindustrial:

Fluidos refrigerantes llamados en transición, su razón (es) de su necesidad de uso actual, su vida útil promedio y el porqué del tratado de Montreal, sus consecuencias y compromisos.

ü Materiales aislantes, al menos diez, sus características y su coeficiente de conductibilidad en W/m.°K  y en kcal/h.m.°C.

Fecha de entrega  jueves 31 de agosto

TALLER  N°3- OCTUBRE 6 DE 2017

Hallar en el diagrama de mollier para amoniaco, en las siguientes condiciones el efecto refrigerante, calor absorbido en el compresor, masa de amoniaco y potencia.

a.      Presión de evaporación 2.3 kgf/cm² , temperatura de condensación de 27 °C. condiciones de saturación.

b.     Temperatura de evaporación -7 °C y  temperatura de condensación de 29 °C, con subenfriamiento de 5 °C.

c.      Temperatura de evaporación -18 °C y temperatura de condensación de 32 °C. Sobrecalentamiento útil de 6 °C.

d.     Temperatura de evaporación de -13 °C y temperatura de condensación de 21 °C, con subenfriamiento de 6 °C y sobrecalentamiento inútil de   4 °C.

e.      Temperatura de evaporación de -11 °C y temperatura de condensación de 21 °C, con subenfriamiento de 6 °C y sobrecalentamiento útil de  4 °C.

Se desea implementar un sistema de refrigeración de presiones múltiples:

a.      Con un solo evaporador y tanque de expansión e enfriamiento intermedio. Para una Temperatura de evaporación -9 °C y  temperatura de condensación de 29 °C. Comparar con un ciclo saturado sin tanque de expansión e enfriamiento, desde el concepto de las potencias en Kw.

b.     Con dos evaporadores y tanque de expansión e enfriamiento intermedio. Para una Temperatura de evaporación -20 °C en el evaporador de alta y una temperatura de evaporación de -35 °C en el evaporador de baja. La   temperatura de condensación de 29 °C. Comparar con el ciclo saturado simples, sin tanque de expansión e enfriamiento, para cada condición, desde el concepto de las potencias en Kw.

Fecha de entrega jueves 12 de octubre de 2017- 10 :00 a.m.

Defina:

a.         ¿Porque se considera un proceso isentrópico el trabajo en el compresor?

b.         ¿Qué tipos de fluidos frigorígenos son los responsables de la disminución de la capa de ozono, que protege la tierra de las radiaciones ultravioletas?

c.         ¿Qué características debe tener un fluido frigorígeno?

d.         ¿Cuáles características debe tener un material aislante?

e.         Relacione cinco materiales aislantes de uso común en la industria

Respuestas

     a. El proceso de compresión se considera adiabático porque al ser tan rápida la compresión en la cabeza del cilindro del compresor, se estima que no hay flujo de calor apreciable entre las partes, haciendo el proceso isoentrópico.

b.    b. Cloroflurocarbonos (CFC) y los bromoflurocarbonos (BrFC), ejemplo R13B1 y R12B1 también llamados Hallon 1301 y 1211.  

c.     c.Calor latente de vaporización muy elevado

Punto de ebullición, a la presión atmosférica, lo suficientemente bajo.

Una baja relación de compresión

Bajo volumen especifico del vapor saturado

Temperatura critica muy alta

Ser no miscible con el aceite de lubricación

Composición química estable

No actuar sobre las partes metálicas y juntas de la instalación

No debe ser inflamable ni explosivo con el aire

No debe perjudicar la salud del personal

Debe ser inodoro o con un olor débil que no sea desagradable

Fugas que sean fáciles de detectar

Ninguna acción sobre la capa de ozono.

d.    d. Poca densidad

Baja conductividad térmica

No higroscópicos

Que sean imputrescibles

Posean un gran poder de flexión

Ininflamables

Que no tengan acción sobre los materiales que lo rodean

No deben constituir un terreno favorable para los roedores o los insectos

e.     e. Corcho

Fibra de vidrio

Poliestireno expandido

Espumas de poliuretano

Lana mineral

Lana de rocas

Goma – espumas

Styrofoam

Klegecell

Foamglass

 TALLER

NOVIEMBRE 17 DE 2017

Se desea construir un cuarto frío para el almacenamiento de bananos en la ciudad de New Orleáns, Louisiana (60 % HR) sus  dimensiones son 11.6 m x 9.6 m x 8.7 m las paredes sur y oeste que son externas están previstas construirse  de tabique de 15 cm, placa de corcho de 15 cm, acabado de cemento  de 1.27 cm en el interior, las paredes norte y este paredes interiores, previstas ser de 2.5 cm de madera, en ambos lados, sobre polines de 5X10 y corcho de 9.2 cm, el piso placa de corcho de 10 cm, colocadas sobre una losa de 12.5 cm, acabada con 7.6 cm de concreto y el techo igual que la pared norte y este. El piso se encuentra sobre un espacio hueco. Se maduran en esta cámara 13 500 kg de bananos que están a 21 °C, enfriándose luego a 13 °C en 12 horas para llevar luego a almacenamiento y mantenimiento. La carga de alumbrado es de 1500 vatios e ingresan 6 personas día y el cuarto es de uso intenso. Calcular la carga de almacenamiento en kilocalorías por hora, si el cuarto está previsto trabajar 18 h.

Los datos técnicos si debe suponer deben ser debidamente sustentados, e igualmente informen de que tabla obtuvieron los diferentes datos técnicos necesarios.

TALLER 24 DE MAYO DE 2018

En un sistema de refrigeración con refrigerante amoniaco, tenemos las siguientes condiciones:

La temperatura ambiente es de 28 °C y la temperatura final de refrigeración que se desea para el producto es de -12 °C. Determinar las condiciones de trabajo del sistema de refrigeración, si el refrigerante se subenfria y sobrecalienta de manera útil, 5 °C respectivamente. No considerar condiciones ideales además justificar cada una de las decisiones. Una vez establecidas las condiciones de trabajo determinar:

a.     el efecto refrigerante por kilogramo.

b.    El peso de refrigerante que circula por minuto y por tonelada.

c.     Volumen de vapor comprimido por minuto y por tonelada.

d.    Pérdida del efecto refrigerante por kilogramo en el control de refrigerante.

e.    Cantidad de sobrecalentamiento en el vapor de succión.

f.      Ganancia del efecto refrigerante por kilogramo, resultante del subenfriamiento.

g.    Temperatura de descarga adiabática en el compresor.

h.    Calor de compresión por kilogramo.

i.      Calor de compresión por minuto y por tonelada.

j.      Trabajo de compresión por minuto y por tonelada.

k.     Calor entregado en el condensador, por kilogramo

l.      Calor entregado en el condensador por tonelada.

m.   Coeficiente de operación.

n.    Dimensiones del compresor y su potencia real. 

Para un proceso agroindustrial se desea estimar:

a.    la potencia real  y dimensiones necesarias para los dos compresores de un sistema de refrigeración que utiliza amoniaco con un evaporador a -34,4 °C y 28toneladas de capacidad de refrigeración. El sistema utiliza una compresión en dos etapas, con enfriamiento del vapor y separación del vapor saturado. La temperatura de condensación es  32,2 °C. Comparar estas potencias con la de un sistema de compresor único que desarrolla 25 toneladas de capacidad de refrigeración a -34,4 °C en el evaporador y 32,2 °C en el condensador. 

b.    La potencia real necesaria para los dos compresores para el sistema estimado anteriormente, esto es considerando, el enfriamiento del vapor y la separación del vapor saturado, pero con recalentamiento inútil de 4°C y subenfriamiento de 6 °C y definir cuál sistema consume menos potencia, el sistema de vapor saturado o el sistema de vapor sobrecalentado y subenfriado, en porcentaje y en kw.

 TALLER 7 DE JUNIO DE 2018

v  Requerimos diseñar cuarto frío en Davenport- Iowa, para almacenar 35 toneladas de pescado por un periodo de seis meses. El pescado está almacenado en canastillas de plásticas, con capacidad cada una de 25 kilogramos el peso promedio de cada canastilla es de 1.1 kilogramos y su calor especifico es  1.645kcal/kg.°c, las dimensiones del cuarto frío son 26.8 x 17 x 4.5 m, solo dos paredes dan al sol y el piso esta sobre el terreno, además el cuarto es de uso ordinario y tiene antesala a 20 °c. y se desea utiliza espuma de poliuretano en todas sus partes de 12,75 cm de espesor, como aislamiento, se prevé instalar 2 motores eléctricos de capacidad cada uno de 3.5 H.P. para los ventiladores del sistema de evaporación y 28 luminarias de 40 W. cada una e ingresan seis personas

Calcular:

La capacidad de refrigeración por hora si está previsto que trabaje 20 horas y necesitamos que el producto este a la temperatura de almacenamiento prevista para el periodo de seis meses en 12 horas. El factor de rapidez del pescado es de 0.76.

UNIVERSIDAD DEL TOLIMA

FACULTAD DE INGENIERIA AGRONOMICA

PROGRAMA DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL

TALLER DE RESCATE

Se desea construir un cuarto frío en Kansas City (humedad relativa del 70%),  con las siguientes características:

la pared más larga este orientada al sur, dimensiones del cuarto 10mx9mx4m que este expuesto a la intemperie y además que tenga una antesala. El cuarto frío está previsto para almacenar 8750kilogramos de naranjas por un largo periodo y que logren su temperatura de almacenamiento en 12 h; estás vienen en cajas de madera de capacidad de 3.5 kilogramos el calor especifico de la madera es de 0.43 kcal/kg °C. el peso estimado de una caja es de 725 gramos. El aislamiento que se desea instalar es el STYROFOAM. El cuarto es de uso intenso y se estima un ingreso promedio día de 6 personas, se prevén dos motores de 2 HP tentativamente para los ventiladores del evaporador y 12 lámparas de 40 vatios. El tiempo de funcionamiento del equipo estimado en 18 horas.

Las condiciones de evaporación y condensación se sobrecalientan y subenfrian respectivamente 3.5 °C

Calcular:

La capacidad de refrigeración en kcal/h

El compresor y su potencia real requerida.

Se desea construir un banco de hielo y basados en el cantidad total de refrigeración almacenar con un espesor de 4.5 cm (cantidad de hielo) y el empuje hidráulico que ejercerá el agua sobre la masa de hielo y tomando como tubería tipo acero carbón sin costura calibre 40 con diámetro nominal de 11/4” ( 42,164 mm) que tiene un peso promedio de 3,38 kg/m determinar el número de tubos/m2, dimensionar el tanque de agua, dimensionar el serpentín, la capacidad del compresor, y su tiempo de operación para una  planta de procesamiento de leche con una capacidad de 20 000 l/día. La temperatura ambiente promedio es de 32 °C y la presión del ambiente es la de una atmósfera normal. Temperatura máxima de recepción de la leche 36 ° C. Temperatura de la leche cruda en tanques debidamente aislados 4 °C

Se tienen dos enfriadores de placa de 2500 l/h.

Dos pasterizadores de 2500 l/h.

La temperatura de pasterización de la leche es de 73 °C, saliendo de pasterización a 4 °C para su almacenamiento en tanques debidamente aislados y posteriormente ser empacada. El factor de regeneración del la pasterización es del 90%.

Las perdidas totales para la refrigeración, mediante los cálculos correspondientes al estudio se fijaron en un 10%.

Calor especifico de la leche 3,83 kj/kg °C.

Peso especifico promedio de la leche 1,032 kg/dm3.

Construir el banco de hielo con almacenamiento del 50% del frío necesario para el enfriamiento y calibrando el equipo para que comience a trabajar cuando se haya gastado el 75% del hielo almacenado, realizándose así el enfriamiento en forma simultánea con gasto de hielo almacenado y frío producido por el sistema de refrigeración.

Si estima que se requieren datos técnicos adicionales, preverlos y sustentarlos.

Nota: Taller voluntario e individual para los estudiantes que estimen que requieren nota para pasar la asignatura. Lo sustentan el día martes 4 de julio  en forma verbal (cara-cara) a las 2:30 pm.

Carlos Arturo Sánchez Jiménez.

Docente Ing. Agroindustrial.

Universidad del Tolima.

AISLAMIENTOS TÉRMICOS

POLIESTIRENO EXPANDIDO: k = 0.025 Kcal/(h.m.°C)

STYROFOAM. k = 0.028 Kcal/ (h.m.°C)

ESPUMA DE POLIURETANO: k = 0.022 Kcal/ (h.m.°C)

GOMA – ESPUMAS: k = 0.026 Kcal/ (h.m.°C)